Advertisement

合成孔径雷达雷达成像算法——MATLAB仿真

阅读量:

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率遥感技术,在本文中通过MATLAB进行仿真研究其雷达成像算法的核心内容如下:
目标回波信号采集
使用phased.ArrayTransmitter和phased.FreeSpace模块模拟雷达发射和接收过程,并通过不同角度扫描目标位置以获取回波信号。
数据预处理
采用时域压缩(matched.filter函数)和频域压缩(FFT和IFFT函数),消除多普勒效应影响后得到预处理数据。
成像处理
使用Range Doppler Algorithm(RDA)将回波信号映射到距离-速度二维空间中,并通过MATLAB代码实现生成高分辨率雷达图像。
仿真与结果
通过设定具体参数进行仿真并展示结果图像(使用imshow函数),分析雷达图像的空间分布及其速度信息,并解释坐标轴含义及色图表示。

相干复合孔径雷达系统实现:基于MATLAB的算法设计与实现

一种基于微波技术实现对地面进行扫描探测的遥感手段被称为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)。通过采集并分析不同方位的回波信号数据后,则能够生成具有高分辨率效果的雷达图像。值得注意的是,在SAR图像处理过程中,合成孔径雷达雷达成像算法扮演着关键性角色。此外,在本研究中我们计划通过MATLAB平台实现对该算法在实际应用中的仿真研究与性能评估。

算法实现主要分为以下几个步骤:

1.目标回波信号的采集

在合成孔径雷达成像过程中,完成对目标的多次扫描是获取不同位置回波信号的关键步骤。研究者采用MATLAB平台下的phased.ArrayTransmitter与phased.FreeSpace相关模块来模拟雷达的工作流程,在此过程中可系统地采集到各目标点处对应的回波信号特征。

2.数据预处理

对于接收的回波信号样本,首先需要对其进行时间维度上的压缩处理以提高分辨率。我们选择调用MATLAB中的matched.filter函数来进行这一操作。此外,在频域处理方面也需要进行相应的压缩操作以消除由多普勒效应所导致的负面影响。为此,在频域处理中我们采用了快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)的方法来进行信号压缩处理。

3.成像处理

在数据预处理完成之后,成像处理就可以展开了。该系统采用了Range Doppler Algorithm(RDA)算法来进行成像处理。该算法通过分析雷达回波信号在距离和速度维度上的变化特征,在二维平面内对回波信号进行映射操作,最终能够生成高分辨率的SAR图像。通过基于MATLAB语言的RDA算法实现方法,我们得以获得所需的 SAR 图像结果。

下面是MATLAB代码实现:

%目标回波信号的采集
c = 3e8;%光速
fc = 10e9;%雷达工作频率
lambda = c/fc;%波长
prf = 1e3;%脉冲重复频率
trp = phased.Transmitter(‘PeakPower’,10000,‘Gain’,30);
rrp = phased.ReceiverPreamp(‘Gain’,60,‘NoiseFigure’,5);
fs = 1e6;%采样频率
t = (0:1/fs:2 _lambda/c)';%仿真时间
x = cos(2_pi*(fc t + (150 pi/180)sin(2 pi prf t)));%模拟发射信号
pos = [5000;0;0];%目标位置
tgtrng = sqrt(sum(pos.^2));%目标距离
tgtdly = tgtrng/lambda;%时延
x = [zeros(round(tgtdly fs),1);x(1:end-round(tgtdly fs))];%延迟发射信号
y = phased.FreeSpace(‘SampleRate’,fs,…
‘TwoWayPropagation’,true,‘OperatingFrequency’,fc);
sig = y(trp(x),pos,[0;0;0],rrp(x));

%数据预处理
采样参数设置如下:首先设定采样点总数为npulse=64个;接着确定每个脉冲的采样点数为nsamp=256个;然后将原始信号sig进行一次在行方向上的复制得到rxsig;接下来生成距离网格rnggrid=(0:npulse-1)*lambda;构建时间网格tgrid=(0:nsamp-1)/fs;并设置窗函数win=chebwin(nsamp,60);初始化时域压缩矩阵rdata为全零矩阵(尺寸为nsamp×npulse);
循环从ii=1到ii=npulse执行以下操作:
首先提取第ii个脉冲信号rxsig的第ii列作为当前数据;
然后将该信号按行方向分割成nsamp行若干列的数据块;
接着乘以窗函数矩阵得到频域响应temp;
最后计算temp中每一列模平方并求和存入rdata的对应位置上。

本节主要介绍基于相控阵的成像算法

基于上述仿真研究及代码实践,在深入理解合成孔径雷达雷达成像算法的基础上, 我们能够进一步探索该技术在其他遥感领域的图像处理应用

全部评论 (0)

还没有任何评论哟~